Extracción de potenciales evocados somatosensoriales robustos en un solo ensayo para interfaces cerebro-computadora...

Área de la Ciencia:

• Neurociencia e ingeniería biomédica
• Procesamiento de señales
• Tecnología de rehabilitación

Sus antecedentes:

• Los potenciales evocados somatosensoriales (SEP) de ensayo único confiables son cruciales para las aplicaciones de la interfaz cerebro-ordenador (BCI) en la rehabilitación posterior a la lesión cerebral.
• Los métodos actuales de extracción de SEP no invasivos a menudo requieren un promedio o procesamiento extensivo debido a las señales pequeñas y variables.
• Es necesario optimizar los parámetros de estimulación y el procesamiento de señales para mejorar la relación señal-ruido (SNR) para la retroalimentación de BCI en tiempo real.

Objetivo del estudio:

• Describir y evaluar los parámetros de estimulación eléctrica optimizados para mejorar el SNR de los SEP no invasivos de ensayo único.
• Permitir una extracción fiable y en tiempo real de los SEP para las aplicaciones de BCI.
• Evaluar la viabilidad de la detección en tiempo real de la SEP en individuos sanos y en personas con lesiones del sistema nervioso central (SNC).

Principales métodos:

• Se registraron SEP utilizando electroencefalografía del cuero cabelludo (EEG) durante la estimulación del nervio tibial en 13 participantes sanos y 2 individuos con lesiones del SNC.
• Se evaluaron tres frecuencias de estimulación inferiores a las recomendadas (0,2 Hz, 1 Hz, 2 Hz) con un ancho de pulso más largo (1 msec).
• Se ha evaluado la detectabilidad de la SEP en un solo ensayo mediante análisis fuera de línea, pseudo-en línea y en tiempo real, empleando el filtrado laplaciano.

Principales resultados:

• El componente SEP N70 se observó principalmente en las regiones centrales del cuero cabelludo.
• El rendimiento de decodificación en línea mejoró significativamente con el filtrado de Laplacian, logrando puntuaciones de Área Bajo la Curva (AUC) de 0.78-0.90.
• Se demostró la detección factible de SEP en individuos con lesión incompleta de la médula espinal (AUC 0, 86) y accidente cerebrovascular (AUC 0, 81), con una detección en tiempo real que mostró un AUC de 0, 89.

Conclusiones:

• El estudio presenta un sistema de extracción SEP de prueba única en tiempo real utilizando parámetros de estimulación eléctrica optimizados y procesamiento de señales.
• Este enfoque SNR mejorado es adecuado para el acondicionamiento operante basado en BCI para la rehabilitación.
• El sistema optimizado demuestra el potencial para aplicaciones efectivas de BCI en individuos con deficiencias neurológicas.